Monte-Carlo-NPV法在电力项目风险评估中的应用研究

杨 飞

(许昌学院 电气信息工程学院 河南 许昌 461000)



Monte-Carlo-NPV法在电力项目风险评估中的应用研究

杨 飞

(许昌学院 电气信息工程学院 河南 许昌 461000)

针对某公司电力工程改造过程中存在的风险进行了识别，通过分析项目的主要风险因子，并采用Monte-Carlo-NPV法把这些风险因子转化为净现值法(NPV)模型能使用的参数，然后计算项目的主要经济指标(如NPV，IRR等)，确认该项目的可行性以及项目存在的风险度.对各项风险因子进行敏感性分析，从而选出影响大的风险因素，着重进行管理和规避，以减少或者回避企业风险.

电力项目； 风险评估； 风险因子； 蒙特-卡洛； 净现值

0 引言

电力产业作为支持社会经济发展的一个重要基础产业，与国民经济的健康发展息息相关，据统计，用电量每增加1%，GDP增长0.972 8%[1].为了适应新形势下经济发展的需要，国家推行电力体制改革，实行“厂网分离，多家办电”，电力投资与管理主体呈现多元化趋势.在电力行业快速发展的同时，一些项目由于缺乏民主、科学的决策而盲目上马，重复建设，造成极大的资源浪费.同时，我国电力也是一个资源消耗巨大的产业，在能源稀缺和新的电力市场条件下，面对着各种复杂的市场环境，风险随时都会出现.我国的许多工程项目，由于风险造成的损失是触目惊心的，风险常常是项目失败的主要原因之一[2].因此，为保证投资者利益，对电力项目政策、环境、技术、施工、市场等方面可能面临的风险进行系统的评估，帮助企业减少或规避风险，就显得尤为重要.

由于风险因素的产生原因和表现规律差异较大，分析评估的方法也千差万别，目前国际上比较流行的风险分析技术与评估模型主要有主观评分法、层次分析法等定性方法以及敏感性分析法、决策树法、网络图法、Monte-Carlo法等定量方法.国内对电力项目风险的研究也较多，但存在一些不足之处，主要表现在：① 着重于定性分析，对项目风险的研究主要从风险分类层面剖析，风险定量方法研究不多；② 虽将Monte-Carlo法应用于定量分析，但风险因子主要考虑财务指标，而忽视其他重要风险因子，缺乏实际可行性[3].基于以上原因，作者采用Monte-Carlo-NPV法对某电力建设项目风险进行较为深入和实际的研究,计算了项目的主要经济指标, 确认了该项目的可行性以及项目存在的风险度.对各项风险因子进行了敏感性分析，以减少或者回避企业风险.

1 研究对象及应用模型

某电力公司目前有6个机组，其中1、2号2×30 MW凝汽抽汽供热机组，原为煤粉炉后改烧水煤浆，机组承担向附近工业区供热任务，供汽热量为60～65 t/h；3、4号2×150 MW凝汽机组，正改燃油为烧水煤浆；5、6号2×300 MW燃煤供热机组向某公司供汽，供汽热量为160 t/h.

1、2号机组经多年运行，设备老化，再加上燃油成本高，本应关停.但考虑到承担供热任务，为此该电厂投入大量资金对锅炉进行改造和更新，将1、2号主机拆除，保留改造烧水煤浆2×220 t/h锅炉，新上1台100 MW抽汽供热机组.

图1 Monte-Carlo-NPV风险分析模型Fig.1 Monte-Carlo-NPV risk analysis model

净现值法(NPV)作为常用的项目财务评价方法，用它作为评价模型的输出，可直接了解该项目的可行性和风险的影响.净现值为正，说明该方案除能满足预定的利率要求外，还有盈利.净现值越大，盈利越大.净现值为负，说明该方案达不到预定的利率要求，有亏损.因此，当NPV≥0时,方案可行；当NPV<0时,方案不可行.Monte-Carlo-NPV法的应用模型如图1所示.

2 风险分析

2.1 外部经济环境和电力系统现状分析

本项目属于油改煤项目，而且是中小型机组，煤耗比较高，虽能暂时满足地方供热需求，但从长远来看，关停风险较高.该风险的影响已经归入到关停政策风险里面，经专家综合打分，得出第1～20年关停风险概率分布如表1所示.

表1 关停风险概率Tab.1 Probability of close-up risk

从表1可知，由于政策关停时间对于项目成败关系极大，时间越短风险越大.三角分布和正态分布的参数全部归一化处理，它们的区别可以从图2中看出来，正态分布的峰值更贴近专家打分法的峰值，重心也更贴近于专家打分分布的重心.由于政策关停时间对于项目成败关系极大，因此正态分布更充分地考虑了风险，建议取正态分布模拟.

图2 关停风险概率图Fig.2 Probability chart of close-up risk

2.2 煤价风险分析[4]

燃煤成本作为发电主要成本，其价格变动对项目有着直接的影响.由于电价、煤价涨跌不成比例，为此引入一个影响因子a，以抵消部分燃煤价格波动引起的风险,目前燃煤升价补偿因子a是0.7[2].由于燃煤成本占发电成本的60%～70%，煤价引起电价的变动为(60%～70%)×a，假设电煤联动因子服从三角分布(0，0.5，0.7)，即最乐观的是电价100%补偿燃煤涨价，最悲观的是电价不补偿燃煤涨价，最可能的是目前电价的70%补偿燃煤涨价.通过对相关数据进行处理，得出水煤浆价格和电价的模拟结果如图3所示.可以看出，随着年份的增加，电价不能补偿燃煤涨价，说明煤价波动引起的风险在逐渐增大.

2.3 项目施工进度、投资估算风险分析[5]

在正常条件下，改建一台100 MW机组的建设周期约为15个月，但该项目建设适逢电力项目建设高峰期，工期保障难度较大.工期的拖延对于该项目风险影响极大，因此风险评价为发生概率高，损失中等.通过对承担该项目的某工程公司项目工期拖延数据进行正态模拟，结果如图4所示.可以看出，正常工期延误时间越长，该工程公司项目风险发生概率越高，影响比较大.

另外，由于固定资产投资规模不断扩大，建筑材料价格及其他费用上涨等因素，也会成为该项目的投资风险.再加上新的电力项目的不断实施，供需矛盾缓和，机组的利用时数会逐年减少，这也会成为影响该项目的风险之一.

总之，影响该项目的风险有国家政策、环境、施工进度、燃煤价格等，由于篇幅有限，其他风险因素不再具体分析.

图3 煤电价格的预测Fig.3 The prediction of the price of coal and electricity

图4 项目工期延误概率图Fig.4 Probability chart of the project delay time

3 项目风险建模及仿真

3.1 主要风险因子的选择

通过对政策、经济、自然环境、施工、正常运行等风险因数的分析并结合它们的概率分布，确定风险评价模型的主要风险因子及其分布如表2所示.

表2 主要风险参数分布表Tab.2 Probability distribution of the main risks

3.2 Monte-Carlo模拟结果分析

根据上述分析，在Crystal Ball软件中加入主要风险因子，进行100 000次模拟，输出选择感兴趣的在基准收益率(12%)下的净现值(NPV)、内部收益率(IRR)等结果的分布情况.引入风险因子之前，NPV的计算值为36 210万元，IRR为65%，回收期为3.76 a.可见此技改项目如果没有风险的话收益是非常大的.

3.2.1 NPV结果分析[6]图5为NPV概率图.可以看出，在基准收益率为12%的条件下，NPV大于零的概率为82.394%，平均值为13 621.38万元，变差系数(经济效果的离差系数，即标准差与期望值之比)达到1.1，说明该项目风险比较大(不确定因素导致的结果和期望值偏差大).其统计数据如下：预测值，净现金流量；模拟次数，100 000；均值，13 612.38万元；中间值，14 924.27万元；标准偏差，15 104.68万元；偏差，-0.687 1；峰值，5.31；变差，1.1；最小值，-146 792.70万元；最大值，87 892.80万元.

灵敏度分析结果如图6所示.由图可知，影响该项目NPV的最主要因素是项目关停时间，其次是工期拖延时间，再次是电煤联动因子和利用小时数，最后是逐年煤价增幅值.可见项目成功与否与国家的能源政策关系很大，如果国家不再支持该类型的能源建设甚至关停该项目，则会引起项目的失败.此外，煤价的影响也非常大.

图5 项目NPV概率图Fig.5 Probability chart of the project NPV

图6 项目NPV的灵敏度分析Fig.6 Sensitivity analysis of the project NPV

3.2.2 IRR结果分析[7]图7为IRR概率图.从图中可知，IRR大于基准收益率12%的概率为95.532%，IRR的均值为51%，因此，盈利的空间很大.变差系数为0.511，说明IRR的估计风险也较大.其统计数据如下：预测值，内部收益率；模拟次数,86 390;均值,51%;中间值,49%;标准偏差,26%;偏差,1.90;峰值,21.79;变差,0.511;最小值,-253%;最大值,507%.

IRR的灵敏度分析如图8所示.由图可知，影响该项目IRR的第一因素是工期拖延风险，第二因素是年利用小时数，第三因素是项目关停时间，其他因素还有第1、第2年煤价涨幅和电煤联动因子等.可见项目收益与工程管理水平有很大关系，越早投产，收益越大.另外，为了提高收益率，应努力提高机组的利用系数.

图7 项目IRR概率图Fig.7 Probability chart of the project IRR

图8 项目IRR的灵敏度分析Fig.8 Sensitivity analysis of the project IRR

4 结束语

通过对该项目风险模拟的结果显示，由于NPV、IRR变差系数较大，说明该项目不确定性很大，即风险较大.为了减少或规避风险，该公司应注意以下4个方面：

(1) 加强国家宏观调控政策的研究，尽量避免出现项目刚上马即被关停的不利局面；

(2) 加快项目建设进度，尽早投产，这样风险较小，回收期短；

(3) 加强燃煤的合同管理和商务谈判，尽量降低燃煤成本；

(4) 着力提高机组的利用小时数.

[1] 马昕,朱亚星,李晓博.中国电力工业与国民经济增长关系的研究[J].统计与决策,2007,32(5):98-99.

[2] 北京世纪未来投资咨询有限公司.中国火电行业分析报告[R].2006.

[3] 刘金兰,韩文秀, 李光泉.大型工程建设项目风险分析方法及应用[J].系统工程理论与实践,1996，16(8):62-68.

[4] 朱锋.发电企业燃煤风险管理研究[D].北京：华北电力大学,2006.

[5] 赵连江.电力工程总承包风险研究与对策[J].城市建设理论研究：电子版,2012(35):1-3.

[6] Billinton R, Li Wenyuan．Reliability Assessment of Electric Power Systems Using Monte Carlo Methods[M]. New York：Springer-Verlag,1994:209-254．

[7] Hajdasinski M M.Comments on “using heuristics to evaluate projects: the case of ranking projects by IRR” [J].Engineering Economist，1997, 42(2):163-166.

(责任编辑：孔 薇)

Risk Assessment Research on an Electric Power Project Using Monto-Carlo-NPV Method

YANG Fei

(CollegeofElectricalandInformationEngineering,XuchangUniversity,Xuchang461000,China)

The risks were distinguished in an electric power project, the main risk factors were analyzed and changed into the useful parameters for NPV model by using Monte-Carlo-NPV method. Then the main economic indexes of the project such as NPV, IRR were calculated to confirm the project’s feasibility and the risk degree. Through the sensitivity analysis of the main economic indicators of NPV, IRR on the various risk factors, the risk factors of greater influence were selected to reduce and avoid enterprise’s risk.

electric power project; risk assessment; risk factor; Monte-Carlo; NPV

2015-04-21

杨飞(1980-)，男，河南长葛人，讲师，硕士研究生，主要从事电力电子技术研究，E-mail:35955368@qq.com.

杨飞. Monte-Carlo-NPV法在电力项目风险评估中的应用研究[J].郑州大学学报：理学版，2015,47(3)：116-120.

F407.61

A

1671-6841(2015)03-0116-05

10.3969/j.issn.1671-6841.2015.03.022